DE102005001060A1

DE102005001060A1 - Herstellungsvorrichtung für ein Kunststoffrohr

Info

Publication number: DE102005001060A1
Application number: DE102005001060A
Authority: DE
Inventors: Günter Vogt; Lutz Kessler; Helmut Bergmann
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20

Abstract

Eine Herstellungsvorrichtung für ein Kunststoffrohr, das außen in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise Längsriefen aufweist, umfasst einen Extruder mit einem Riefenaufsatz zur Herstellung eines Riefen-Rohlings. Dem Extruder nachgeordnet ist ein Führungs- und Kühlbehälter für den Riefen-Rohling. Ferner ist dem Extruder ein Kalibrierkörper (24) zur Vorgabe eines Durchmessers des Kunststoffrohrs nachgeordnet. Der Kalibrierkörper (24) ist als Hülse derart ausgebildet, dass er zunächst den Riefen-Rohling und später das geriefte Kunststoffrohr außen umgibt. Es resultiert eine Herstellungsvorrichtung, bei der die Kalibrierung des Kunststoffrohrs mit geringem Aufwand erfolgen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Herstellungsvorrichtung für ein Kunststoffrohr, welches außen in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise Längsriefen aufweist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Herstellungsvorrichtung ist durch offenkundige Vorbenutzung bekannt. Die Kalibrierung des Kunststoffrohrs ist bei dieser bekannten Herstellungsvorrichtung sehr aufwändig. Der Durchsatz der bekannten Herstellungsvorrichtung erfüllt nicht mehr die mittlerweile in dieser Hinsicht gestiegenen Anforderungen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Herstellungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Kalibrierung des Kunststoffrohrs mit geringerem Aufwand erfolgen kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Herstellungsvorrichtung mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die beim Stand der Technik vorgesehene Innenkalibrierung durch eine äußere Kalibrierhülse ersetzt werden kann. Ein derartiger äußerer Kalibrierkörper kann wesentlich einfacher gehaltert werden als der Innen-Kalibrierkörper des Standes der Technik, der aufwändig am Extruder abgestützt werden musste, sodass große Hebelkräfte nicht zu vermeiden waren. Im Gegensatz zur Innenkalibrierung kann ein äußerer Kalibrierkörper außen abgestützt und über eine größere Länge ausgeführt sein, so dass der Riefen-Rohling im Kalibrierkörper bei vorgegebener Anforderung an die Maximaltemperatur des Riefen-Rohlings beim Verlassen des Kalibrierkörpers schneller transportiert werden kann. Auf diese Weise ist eine Herstellungsvorrichtung mit im Vergleich zur Innenkalibrierung größerer Ausstoßleistung möglich. Ferner ist es bei der Außenkalibrierung nicht mehr erforderlich, das Kühlmedium wie bei der Innenkalibrierung durch den Extruder-Spritzkopf zu führen. Aufwändige Sondergestaltungen des Extruders können somit vermieden werden.

Eine Ausgestaltung nach Anspruch 2 ermöglicht den Einsatz eines mittels Unterdruck arbeitenden Führungs- und Kühlbehälters auch bei der erfindungsgemäßen Außenkalibrierung. Der Riefen-Rohling wird nach außen hin über eine Dichthülse und insbesondere im Bereich der Längsriefen zusätzlich über die Kühl- und Dichtflüssigkeit abgedichtet. Auf diese Weise kann mit geringem Aufwand ein Unterdruck im Führungs- und Kühlbehälter gehalten werden. Die Kühl- und Dichtflüssigkeit dient neben dem Abdichten noch zum Kühlen des Riefen-Rohlings, so dass diese Flüssigkeit elegant mit mehreren Funktionen eingesetzt ist.

Eine Mehrzahl von Zuführkanälen nach Anspruch 3, die insbesondere in Umfangsrichtung eines Abschnitts des Führungs- und Kühlbehälters verteilt angeordnet sind, gewährleistet eine effiziente Zufuhr von Kühl- und Dichtflüssigkeit.

Beiderseits der Dichthülse nach Anspruch 4 angeordnete Zuführkanäle gewährleisten im Bereich der Dichthülse eine gute Versorgung mit Kühl- und Dichtflüssigkeit, so dass es zu keinem Strömungsabriss im Dichtbereich kommt.

Beim Einsatz von Vakuumkanälen nach Anspruch 5 ist ein unerwünschter Austritt von Kühl- und Dichtflüssigkeit in Richtung des Extruders weitgehend vermieden.

Ein verstellbarer Kalibrierkörper nach Anspruch 6 stellt sicher, dass beim Einlauf des Riefen-Rohlings in den Kalibrierkörper ein Temperatur-Grenzwert des Kalibrierkörpers nicht überschritten wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Herstellungsvorrichtung für ein Kunststoffrohr mittels Extrusion;
2 vergrößert einen in 1 durch einen Kreis gekennzeichneten Detaillängsschnitt der Herstellungsvorrichtung nach 1;
3 eine weitere Details zeigende Ausschnittsvergrößerung aus 2 im Bereich einer Dichthülse eines Führungs- und Kühlbehälters der Herstellungsvorrichtung, wobei neben der Dichthülse auch ein Kalibrierkörper abschnittsweise dargestellt ist;
4 eine zu 3 ähnliche Darstellung, bei der ein vergrößerter Abstand zwischen der Dichthülse und dem Kalibrierkörper eingestellt ist;
5 ein mit der Herstellungsvorrichtung herstellbares Kunststoffrohr; und
6 bis 8 Ausführungsbeispiele für Querschnittsformen von das Kunststoffrohr nach 5 außen in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise umgebenden Längsriefen.
Eine in 1 insgesamt dargestellte Herstellungsvorrichtung 1 dient zur Herstellung von Kunststoffrohren, die außen in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise Längsriefen aufweisen. Ein Beispiel für ein derartiges Kunststoffrohr 2 ist in 5 dargestellt.
Die Herstellungsvorrichtung 1 umfasst einen Extruder 3 mit einem Riefenaufsatz 4. Diese Komponenten der Herstellungsvorrichtung 1 sind an sich bekannt und dienen zur Herstellung eines Riefen-Rohlings 5, der aus dem Riefenaufsatz 4 austritt und in 2 dargestellt ist. Dem Riefenaufsatz 4 des Extruders 3 nachgeordnet ist ein Führungs- und Kühlbehälter 6 für den Riefen-Rohling 5. Ein Innenvolumen 7 des Führungs- und Kühlbehälters 6, welches nach innen hin vom Riefen-Rohling 5 begrenzt ist, ist beim Betrieb der Herstellungsvorrichtung 1 gegenüber dem Umgebungsdruck unter Unterdruck gehalten. Hierzu ist ein den Innenraum 7 umgebendes Behältergehäuse 8a des Führungs- und Kühlbehälters 6 zum in diesen einlaufenden Riefen-Rohling 5 hin über eine Dichthülse 8 abgedichtet (vgl. 3 und 4). Letztere ist in einem Einlaufabschnitt 9 des Führungs- und Kühlbehälters 6 montiert. Dem Führungs- und Kühlbehälter 6 zu- bzw. diesem nachgeordnet ist eine angetriebene, nicht dargestellte Transporteinrichtung zum Transport des aus dem Führungs- und Kühlbehälter 6 austretenden Kunststoffrohrs 2 mit vorgegebener Transportgeschwindigkeit.
Ein Grundkörper der Dichthülse 8 hat im in den 3 und 4 gezeigten Längsschnitt einen L-förmigen Querschnitt, wobei ein freier Schenkel 10 entgegen einer Einlauf- bzw. Transportrichtung 11 des Riefen-Rohlings 5 in den Führungs- und Kühlbehälter 6 gerichtet angeordnet ist. Über einen Montageschenkel 10a ist die Dichthülse 8 am Einlaufabschnitt 9 montiert. Eine durch den freien Schenkel 10 gebildete Innenwand 12 der Dichthülse 8 umgibt beim Betrieb der Herstellungsvorrichtung 1 den Riefen-Rohling 5 außen. Dabei liegt die Innenwand 12 über Riefenspitzen 13, also über die Bereiche des Kunststoffrohrs 2 mit maximalem Umfang, am Kunststoffrohr 2 an. Im Bereich von Riefentälern 14, also dort, wo das Kunststoffrohr 2 einen geringeren als den maximalen Umfang aufweist, verbleiben zwischen der Dichthülse 8 und dem Kunststoffrohr 2 Durchtrittskanäle 15, die parallel zur Einlaufrichtung 11 verlaufen und von denen zwei in 6 schematisch dargestellt sind.
Im Einlaufabschnitt 9 des Führungs- und Kühlbehälters 6 ist eine Zuführeinrichtung 16 für Kühl- und Dichtflüssigkeit angeordnet. Diese umfasst einen ersten Zulaufabschnitt 17, der durch eine Mehrzahl von radialen Durchgangsbohrungen 18 im Einlaufabschnitt 9 gebildet ist. Ferner umfasst die Zuführeinrichtung 16 einen zweiten Zulaufabschnitt 19, der ebenfalls eine Mehrzahl von radialen Durchgangsbohrungen 20 im Einlaufabschnitt 9 aufweist. Die Durchgangsbohrungen 18, 20 dienen als Zuführkanäle für die Kühl- und Dichtflüssigkeit.
Zur Erzeugung des Unterdrucks im Innenraum 7 weist der Führungs- und Kühlbehälter 6 eine Vakuumquelle 21, z. B. eine Vakuumpumpe, auf, die in 1 schematisch dargestellt ist. Über eine Mehrzahl von Vakuumkanälen 22, von denen in den 3 und 4 einer dargestellt ist, steht der Innenraum 7 mit einem innerhalb des Einlaufabschnitts 9 angeordneten Umgebungsraum 23 in Verbindung, der beim Betrieb der Herstellungsvorrichtung 1 den Riefen-Rohling 5 innerhalb des Einlaufabschnitts 9 außen umgibt. Die Vakuumkanäle 22 münden in Einlaufrichtung 11 gesehen nach den Zulaufabschnitten 17, 19 in den äußeren Umgebungsraum 23 aus. Auch die Durchgangsbohrungen 18 und 20 münden in den äußeren Umgebungsraum 23 aus. Dabei münden die Durchgangsbohrungen 18 des ersten Zulaufabschnitts 17 in Einlaufrichtung 11 gesehen vor dem Montageschenkel 10a der Dichthülse 8 aus, und die Durchgangsbohrungen 20 münden in Einlaufrichtung 11 gesehen nach dem Montageschenkel 10a der Dichthülse 8 in den Umgebungsraum 23 aus.
In Einlaufrichtung 11 setzt sich der Einlaufabschnitt 9 in den Führungs- und Kühlbehälter 6 hinein über einen Kalibrierkörper in Form einer Kalibrierhülse 24 fort. Die Kalibrierhülse 24 weist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitzen 24a längs der gesamten Kalibrierhülse 24 auf (vgl. 2). Diese Schlitze 24a ermöglichen einen Zu- und Austritt von Kühl- und Dichtflüssigkeit und dienen ferner als zusätzliche Vakuumkanäle zur Erzeugung eines Unterdrucks im Umgebungsraum 23. Die Kalibrierhülse 24 ist in Einlaufrichtung 11 verstellbar am Einlaufabschnitt 9 über eine Verbindungshülse 25 montiert. Der Innendurchmesser des Einlaufabschnitts 9 und der Verbindungshülse 25 ist etwas größer als der Innendurchmesser der Kalibrierhülse 24. 3 zeigt die Kalibrierhülse 24 in einer dem Einlaufabschnitt 9 nächstbenachbarten Position. 4 zeigt die Kalibrierhülse 24 in einer gegenüber dem Einlaufabschnitt 9 um einen Verstellweg V in Einlaufrichtung 11 verstellten Position.
5 zeigt ein Beispiel für ein Kunststoffrohr 2 mit äußeren Längsriefen 26. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Längsriefen 26 in einem Umfangsbereich α = 120° vor. Auch andere Umfangsbereiche α mit Längsriefen 26 zwischen α = 0° und 360°, insbesondere zwischen α = 100° und 230°, sind möglich. Bei der Ausführung nach den 5 und 6 haben die Längsriefen 26 einen wellenförmigen Querschnitt mit abgerundeten Riefenspitzen 13 und abgerundeten Riefentälern 14. Bei der Ausführung nach 7 haben die Längsriefen 26 einen dreieckigen Querschnitt mit Riefenspitzen 13 und Riefentälern 14 in Form von Längskanten. Bei der Ausführung nach 8 haben die Längsriefen 26 einen Rechteck-Querschnitt, wobei die Riefenspitzen 13 in Umfangsrichtung etwa genau so breit sind wie die Riefentäler 14.
Die Herstellungsvorrichtung 1 arbeitet folgendermaßen: Der bei der Extrusion aus dem Extruder 3 austretende Riefen-Rohling wird außenseitig vom Riefenaufsatz 4 in an sich bekannter Weise so geformt, dass dort Längsriefen 26 in gewünschter Querschnittsform und im gewünschten Umfangsbereich α eingeformt sind. Der Riefen-Rohling 5 tritt aus dem Extruder 3 aus und in den Einlaufabschnitt 9 des Führungs- und Kühlbehälters 6 ein. Über das Transportgeschwindigkeitsverhältnis des Riefen-Rohlings 5 im Riefenaufsatz 4 einerseits und im Führungs- und Kühlbehälter 6 andererseits lässt sich eine Umfangsre duktion des Riefen-Rohlings 5 im Bereich zwischen dem Riefenaufsatz 4 und dem Einlaufabschnitt 9 vorgeben. Einen Beitrag zu dieser Umfangsreduktion liefert auch die thermische Kontraktion des Riefen-Rohlings 5 beim Abkühlen beim Austritt aus dem Extruder 3. Der in den Einlaufabschnitt 9 eintretende Riefen-Rohling 5 liegt über die Riefenspitzen 13 an der Innenwand 12 der Dichthülse 8 an. Durch die Durchtrittskanäle 15 zwischen der Dichthülse 8 und den Riefentälern 14 fließt Kühl- und Dichtflüssigkeit, die über den ersten Zulaufabschnitt 17 dem Umgebungsraum 23 zugegeben wird. Die durch die Durchtrittskanäle 15 fließende Kühl- und Dichtflüssigkeit verschließt die Durchtrittskanäle 15, so dass die Außenwand des Riefen-Rohlings 5 im Bereich des Einlaufabschnitts 9 über die Dichthülse 8 vollständig gegen das Gehäuse 8a des Führungs- und Kühlbehälters 6 abgedichtet ist. Der über die Vakuumkanäle 22 im Umgebungsraum 23 durch die Vakuumquelle 21 erzeugte Unterdruck sorgt dafür, dass die Kühl- und Dichtflüssigkeit, die aus den beiden Zulaufabschnitten 17 und 19 in den Umgebungsraum 23 austritt, in Einlaufrichtung 11 entlang des Riefen-Rohlings 5 fließt und diesen weiter abkühlt. Der Unterdruck im Umgebungsraum 23 und im Innenraum 7 wird über Ventile geregelt. Insbesondere ist der Druck im Umgebungsraum 23 kleiner als derjenige im Inneren des Riefen-Rohlings 5. Dies sorgt dafür, dass der Riefen-Rohling 5 innen an der Kalibrierhülse 24 anliegt, so dass eine exakte Kalibrierung möglich ist.
Die Temperatur des Riefen-Rohlings 5 beim Einlauf in die Kalibrierhülse 24 darf einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten. Je nach den Betriebsparametern der Herstellungsvorrichtung 1 wird daher die Kalibrierhülse 24 parallel zur Einlaufrichtung 11 zum Einlaufabschnitt 9 derart verstellt, dass dieser Temperaturgrenzwert beim Einlauf des Riefen-Rohlings 5 in die Kalibrierhülse 24 nicht überschritten wird. Im Allgemeinen gilt, dass der Abstand zwischen dem Einlauf der Kalibrierhülse 24 und dem Einlaufabschnitt 9 des Führungs- und Kühlbehälters 6 um so größer ist, je heißer der Riefen-Rohling 5 im Bereich des Einlaufabschnitts 9 ist.
Durch die Führung des Riefen-Rohlings 5 in der Kalibrierhülse 24 wird der Außendurchmesser des Kunststoffrohrs 2 exakt vorgegeben. Nach vollständigem Abkühlen und abgeschlossener Kalibrierung tritt das Kunststoffrohr 2 aus dem Führungs- und Kühlbehälter 6 auf der dem Einlaufabschnitt 9 gegenüberliegenden Seite aus.

Claims

Herstellungsvorrichtung (1) für ein Kunststoffrohr (2), welches außen in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise (α) Längsriefen (26) aufweist – mit einem Extruder (3), der einen Riefenaufsatz (4) aufweist zur Herstellung eines Riefen-Rohlings (5), – mit einem dem Extruder (3) nachgeordneten Führungs- und Kühlbehälter (6) für den Riefen-Rohling (5), – mit einem dem Extruder (3) nachgeordneten Kalibrierkörper (24) zur Vorgabe eines Durchmessers des Kunststoffrohrs (2), dadurch gekennzeichnet, dass – der Kalibrierkörper (24) als Hülse derart ausgebildet ist, dass er zunächst den Riefen-Rohling (5) und später das geriefte Kunststoffrohr (2) außen umgibt.
Herstellungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Führungs- und Kühlbehälter (6) gegenüber der Umgebung und dem Inneren des Kunststoffrohrs (2) unter Unterdruck gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass – am Führungs- und Kühlbehälter (6) zwischen dem Riefenaufsatz (4) und dem innerhalb des Führungs- und Kühlbehälters (6) angeordneten Kalibrierkörper (24) eine Dichthülse (8) angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sie den in den Führungs- und Kühlbehälter (6) einlaufenden Riefen-Rohling (5) außen umgibt, – eine Zuführeinrichtung (16) für Kühl- und Dichtflüssigkeit vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, dass ein Umgebungsraum (23) zwischen der Dichthülse (8) und der gerieften Außenwand des Riefen-Rohlings (5) ständig mit Kühl- und Dichtflüssigkeit gefüllt ist.
Herstellungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (16) eine Mehrzahl von Zuführkanälen (18, 20) aufweist.
Herstellungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführkanäle (18, 20) längs einer Transportrichtung (11) für den Riefen-Rohling (5) zu beiden Seiten der Dichthülse (8) in den Führungs- und Kühlbehälter (6) einmünden.
Herstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung von Vakuumkanälen (22) im Führungs- und Kühlbehälter (6) derart, dass benachbart zur Dichthülse (8) im äußeren Umgebungsraum (23) um den Riefen-Rohling (5) ein Unterdruck erzeugt wird.
Herstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierkörper (24) längs der Transportrichtung (11) des Riefen-Rohlings (5) gegenüber einem Einlaufabschnitt (9) des Führungs- und Kühlbehälters (6) verstellbar ausgeführt ist.